660MW超超臨界機組建設(shè)焊接質(zhì)量監(jiān)督

劉煒

摘 要：該文就660 MW超超臨界機組的基建焊接工作進(jìn)行了闡述，結(jié)合工程實踐中設(shè)備監(jiān)造、設(shè)備驗收、設(shè)備安裝發(fā)現(xiàn)的焊接質(zhì)量方面的問題進(jìn)行了分析和處理并對基建焊接質(zhì)量監(jiān)督提出一些建議，為超超臨界機組基建焊接技術(shù)管理提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：超超臨界 基建 焊接

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0092-02

江蘇射陽港發(fā)電公司三期擴建工程共建設(shè)2臺660 MW超超臨界火力發(fā)電機組。工程的三大主設(shè)備型號分別如下。

鍋爐型號DG2060/26.15-Ⅱ2，為超臨界參數(shù)、一次中間再熱、前后墻對沖燃燒全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。

汽輪機型號N660-25/600/600，為超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式。

發(fā)電機型號QFSN-660-2-22，自并勵靜止可控硅整流勵磁系統(tǒng)的三相交流隱極式同步汽輪發(fā)電機，其出口電壓為22 kV。發(fā)電機冷卻方式為水—氫—氫。

1 焊接質(zhì)量管理的內(nèi)容和要求

焊接質(zhì)量監(jiān)督管理大致包括：資質(zhì)審查、工藝審查、焊接質(zhì)量巡查（包括旁站監(jiān)督）3個方面。整個焊接管理分為焊前準(zhǔn)備、焊接過程監(jiān)控和焊口質(zhì)量檢驗（含焊口無損檢測）3個過程。

焊接質(zhì)量管理中應(yīng)執(zhí)行的主要規(guī)范有：DL/T869《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》、DL/T678《電站鋼結(jié)構(gòu)焊接通用技術(shù)條件》、DL/T5210.7《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗收及評價規(guī)程第7部分：焊接》、DL/819《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》等。

1.1 資質(zhì)審查

資質(zhì)審查的對象包括所有的焊接相關(guān)人員：焊接技術(shù)人員、焊接質(zhì)量檢查人員、焊接檢驗人員、焊工及焊接熱處理人員。

人員資質(zhì)審查中容易出現(xiàn)的問題有：證件超過有效期、焊工考試的項目與從事的焊接項目不符、無損檢測人員資質(zhì)等級不符合要求等。

1.2 焊接材料

焊接材料包括焊條、焊絲、鎢棒、氬氣、氧氣、乙炔和焊劑等。

焊接材料應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)規(guī)程的要求。焊條、焊絲要有制造廠的質(zhì)量合格證，合格證的內(nèi)容應(yīng)包括化學(xué)成分、力學(xué)性能。合金鋼焊條、焊絲應(yīng)按批進(jìn)行光譜抽檢。

鎢極氬弧焊用的電極宜采用鈰鎢棒，所用氬氣純度不低于99.95%。

1.3 焊接工藝和檢驗

施工單位的焊接工藝評定項目應(yīng)能覆蓋工程施工中的全部焊接工作。

原則上承壓焊口都需氬弧焊打底，小徑管采用雙氬焊接。

焊口應(yīng)連續(xù)完成，若被迫中斷時，應(yīng)采取防止裂紋產(chǎn)生的措施，再焊時應(yīng)仔細(xì)檢查并確認(rèn)無裂紋后，方可繼續(xù)施焊。

1.4 不合格焊口處理

不合格焊口的處理原則應(yīng)按DL612《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》第8.6.3條的規(guī)定執(zhí)行。

焊接修復(fù)應(yīng)執(zhí)行DL/T869《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》第8節(jié)的規(guī)定。

2 焊接施工過程監(jiān)督

2.1 焊前準(zhǔn)備

焊條焊劑使用前應(yīng)按其說明書要求進(jìn)行烘焙，重復(fù)烘焙不得超過2次。

焊接重要部件的焊條，使用時應(yīng)裝入溫度保持在100 ℃～150℃的專用保溫筒內(nèi)，隨用隨取。

下料坡口的加工應(yīng)采用機械加工方法進(jìn)行，有預(yù)熱要求的必須進(jìn)行焊前預(yù)熱并要達(dá)到規(guī)定的預(yù)熱溫度。

2.2 焊接過程監(jiān)督

嚴(yán)禁在被焊件表面引燃電弧，試電流或隨意焊接臨時支撐物，高合金鋼材表面不得焊接對口用卡具。

中、高合金鋼管子或管道焊口，為防止根層氧化或過燒，焊接時內(nèi)壁應(yīng)充氬氣或混合氣體保護(hù)并確認(rèn)保護(hù)有效。

應(yīng)特別注意油系統(tǒng)、發(fā)電機水冷、氫冷管道焊縫的檢查并關(guān)注系統(tǒng)的清潔度。

對管線長的補給水、除灰及其他需要進(jìn)行分段水壓試驗的管道，最后無法進(jìn)行水壓試驗的焊口要進(jìn)行無損檢測。

2.3 焊后檢驗

焊后檢驗包括焊工自檢、工地技術(shù)員質(zhì)檢、施工單位三級質(zhì)檢、監(jiān)理會同業(yè)主質(zhì)檢、無損檢測等。

焊縫外觀檢查：包括焊縫成型、咬邊、余高、表面缺陷檢查等。

承壓焊口無損檢測的方法、比例應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行DL/T869《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

檢驗工作中應(yīng)執(zhí)行DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》、DL/T821-2002《鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗技術(shù)規(guī)程》、JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測》等規(guī)程規(guī)范。

3 大口徑管道焊接質(zhì)量控制要點

對于P92牌號的蒸汽管道（包括主蒸汽管道、再熱蒸汽管道和主給水管道），其可焊性較差，必須嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝、嚴(yán)格控制焊前預(yù)熱溫度并做好層間溫度控制及焊后熱處理。

P92鋼管的焊接工藝要點如下。

（1）推薦焊接材料：德國蒂森Thermanit MTS616焊條。

（2）P92鋼有冷裂紋傾向，焊前必須預(yù)熱。鎢極氬弧焊預(yù)熱溫度≥150 ℃；手工電弧焊預(yù)熱溫度≥200 ℃。

（3）P92鋼有熱裂紋傾向，必須控制焊接線能量、層間溫度（<300 ℃）、焊道厚度（<焊芯直徑）、焊道寬度（≤3倍的焊芯直徑，且小于4 mm）。

（4）必須采取多層多道焊，比如壁厚72 mm的管道，焊層應(yīng)達(dá)到24層。

（5）P92管道焊縫的一個潛在問題是沖擊韌性低，焊接工藝評定表明，為了保證焊縫的沖擊韌性，一定要用小的焊接線能量、控制層間溫度，保證小的焊層厚度（2.5 mm），為了達(dá)到此目的，控制焊條的焊芯直徑是一個辦法，即不允許采用焊芯直徑4 mm的焊條，只允許用2.5 mm、3.2 mm的焊條（逼著焊工往“薄”焊）。

（6）背面進(jìn)行氬氣保護(hù)，根部焊道前三層必須有氬氣保護(hù)。

（7）應(yīng)對現(xiàn)場施焊焊接工藝的執(zhí)行情況加強監(jiān)督。在施工前對各種規(guī)格焊口進(jìn)行焊道設(shè)計，并派專門人員對焊接過程進(jìn)行旁站監(jiān)控及記錄。監(jiān)控及記錄內(nèi)容包括：充氬裝置及充氬效果、預(yù)熱溫度（氬弧焊層、電焊層）、層間溫度、焊道厚度、焊道寬度、熱電偶布置、加熱器布置、溫度設(shè)定等，使焊接施工過程符合工藝要求。

P92鋼管的焊后熱處理要點如下。

（1）焊縫焊完后采用石棉保溫緩冷，在100 ℃～150 ℃至少停留1～2 h，待金相組織轉(zhuǎn)變成馬氏體后方可進(jìn)行焊后熱處理。

（2）焊后須及時進(jìn)行熱處理，否則易產(chǎn)生表面裂紋。當(dāng)焊接頭不能及時進(jìn)行熱處理（萬不得已）時，應(yīng)于焊后即時進(jìn)行后熱處理（加熱溫度350 ℃，恒溫1 h）。

（3）控制升溫、降溫速度。

（4）控制內(nèi)外壁溫差、上下溫差。

（5）熱處理設(shè)備：推薦采用中頻感應(yīng)加熱，以減小內(nèi)外壁溫差。

4 工程中發(fā)現(xiàn)的焊接方面的問題

4.1 設(shè)備監(jiān)造時發(fā)現(xiàn)制造廠工業(yè)電視監(jiān)控不到位

對某鍋爐部件制造廠現(xiàn)場設(shè)備（低溫過熱器水平管組，垂直段）生產(chǎn)情況進(jìn)行質(zhì)量檢查：焊縫X射線實時成像檢測記錄合格率現(xiàn)場反映為100%，無一次返修記錄。與現(xiàn)場抽查情況明顯不符（現(xiàn)場抽檢焊口存在咬邊缺陷，如圖1所示）。處理：對該批次的焊口重檢，并要求該制造廠加強工業(yè)電視的監(jiān)控。

4.2 設(shè)備安裝中發(fā)現(xiàn)的問題

（1）檢查發(fā)現(xiàn)電建公司在5#爐水冷壁、包墻過熱器、低溫再熱器三級管組等地面組合時焊前預(yù)熱工作不到位：一方面對焊前預(yù)熱不重視，另一方面無焊前預(yù)熱的溫度監(jiān)控手段。要求施工單位嚴(yán)格焊接工藝、重視焊前預(yù)熱工作。施工單位及時給焊工配備測溫筆并加強焊接工藝質(zhì)量檢查。

（2）垂直段水冷壁前墻對接2只焊口錯口量超標(biāo)（焊接代號W2-13，焊口編號431、432），要求施工單位返修并請施工單位嚴(yán)格焊接工藝、重視焊口對口工作。加強焊接前的對口情況檢查：坡口制備情況、對口間隙是否符合要求、有無錯口、折口等。

（3）水冷壁后墻過渡段被割傷。

（4）一只高壓疏水焊口（P92材質(zhì)）硬度過高（硬度大于270 HB，不合格）。對策：重新熱處理、重新檢驗。

5 技術(shù)資料管理

工程施工中應(yīng)特別注意焊接相關(guān)的技術(shù)資料的收集和整理，主要的焊接技術(shù)資料如下。

（1）焊工自檢記錄。

（2）焊接工程一覽表。

（3）承壓焊口示意圖。

（4）受監(jiān)部件使用的焊接材料質(zhì)量證明書。

（5）受監(jiān)焊口的質(zhì)量檢驗報告、探傷底片。

（6）受監(jiān)焊口的熱處理曲線記錄圖、熱處理報告。

（7）焊接工藝評定、作業(yè)指導(dǎo)書、熱處理作業(yè)指導(dǎo)書。

（8）焊接工程技術(shù)總結(jié)。

6 結(jié)語

整個工程建設(shè)期間焊接工作量很大（該公司一臺660 MW機組受監(jiān)承壓焊口為5萬余只），相應(yīng)的焊接質(zhì)量監(jiān)督、檢查的量也很大。業(yè)主方焊接專職、監(jiān)理方焊接工程師、施工單位焊接主管等相關(guān)人員須通力協(xié)作才能保證焊接質(zhì)量管理工作的勝利完成。

參考文獻(xiàn)

[1] 谷俊杰，冀乃良，曹曉威.超臨界機組協(xié)調(diào)控制方法研究及模型分析[J].華北電力大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013，40（2）：73-77.

[2] 曹曉威，谷俊杰，王丕洲.超臨界機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分析與改進(jìn)[J].電力科學(xué)與工程，2012，28（10）：57-62.